Efectos de la disponibilidad y
consumo de la energía en la
dinámica del desarrollo en zonas
aisladas
Yony Fernando Ceballos
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Minas, Departamento de Ciencias de la Computación y de la Decisión Medellín, Colombia
Efectos de la disponibilidad y
consumo de la energía en la
dinámica del desarrollo en zonas
aisladas
Yony Fernando Ceballos
Tesis presentada como requisito parcial para optar al título de: Doctor en Ingeniería
Director:
Ph.D. Isaac Dyner Renzozew
Línea de Investigación: Simulación de sistemas
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Minas, Departamento de Ciencias de la Computación y de la Decisión Medellín, Colombia
Agradecimientos
Al Centro de Excelencia CeiBA, ya que sin su ayuda no hubiese sido posible realizar este trabajo.
Resumen
Este documento busca identificar el desarrollo humano y social en áreas rurales donde la energía juega un papel importante en la forma en la cual las personas toman decisiones y su papel en la mejora de la calidad de vida, medida como la satisfacción de las necesidades básicas de Maslow. Los modelos de simulación descritos, en conjunto con los resultados de simulaciones realizadas permiten caracterizar y concluir respecto al impacto de la adopción de la energía en el desarrollo de una región rural. El estudio muestra que las comunidades están en capacidad de adaptarse y generar un incremento en la calidad de vida mediante el uso de la energía en la vida diaria, permitiendo mostrar que la adopción de una energía en la zona es una herramienta que posibilita el desarrollo de la región.
Palabras clave: Simulación basada en agentes; desarrollo; energía; simulación social; Zonas rurales aisladas.
Abstract
This paper seeks to identify human and social development in rural areas where energy plays an important role in the way in which people make decisions and their role in improving the quality of life, measured as the satisfaction of basic Maslow needs. The simulation models described, together with the results of simulations to characterize and conclude on the impact of the adoption of energy in the development of a rural region. The study shows that communities are able to adapt and generate an increase in the quality of life with energy in daily life, allowing show that the adoption of energy in the area is way that enables development in the region.
Keywords: Agent-Based simulation; Development; Energy; Social simulation; Isolated rural areas.
Contenido
Pág. Resumen ... IX Lista de figuras ... XIII Lista de tablas ... XV Introducción ... 1 1. Antecedentes ... 5 1.1 Problemática ... 5 1.2 Objetivos... 17 1.2.1 Objetivo general ... 17 1.2.2 Objetivos específicos ... 18
2. La modelación como herramienta para entender el desarrollo ... 19
2.1 Justificación ... 20
2.2 Enfoque de solución ... 22
2.3 Análisis de alternativas ... 23
2.4 Hipótesis dinámica ... 25
2.5 Datos del caso de estudio ... 31
3. Simulación basada en agentes para la energización rural ... 35
3.1 Antecedentes ... 35
3.2 Situación problemática de la energización rural mediante el enfoque de SBA 37 3.2.1 Supuestos del modelo ... 39
3.2.2 Protocolo ODD (Overview, Designing contents and Details) ... 40
3.2.3 Resultados obtenidos ... 50
3.2.4 Validación del modelo ... 55
3.3 Conclusiones ... 59
4. 4 Dinámica de sistemas para la energización rural ... 61
4.1 Antecedentes ... 64
4.2 Situación problemática de la energización rural mediante el enfoque de dinámica de sistemas ... 67
4.2.1 Supuestos del modelo ... 69
4.2.2 Elaboración del modelo de simulación ... 70
4.2.3 Resultados obtenidos ... 74
4.2.4 Verificación y validación del modelo ... 81
5.1 Contraste de metodologías ...93
5.1.1 Resultados del contraste ...96
5.2 Conclusiones generales del trabajo ... 101
5.3 Trabajo futuro ... 105
A. Anexo: Ecuaciones del modelo de dinámica de sistemas. ... 107
B. Anexo: Código fuente modelo agentes ... 121
Lista de figuras
Pág.
Figura 1-1: Índice de desarrollo humano frente a consumo de energía per cápita [9]. ... 6
Figura 1-2: Medios de vida sostenibles [54] ... 12
Figura 1-3: Zonas no interconectadas, o con un suministro deficiente [10] ... 16
Figura 2-1: Pirámide de las necesidades de Maslow [59] ... 21
Figura 2-2: Aprendizaje a partir de la simulación. [92] ... 24
Figura 2-3: Hipótesis dinámica ... 28
Figura 2-4: Desarrollo rural ... 29
Figura 2-5: Efecto de las actividades sociales ... 30
Figura 2-6: Desarrollo rural ... 31
Figura 3-1: Posibles situaciones iniciales del mundo. ... 42
Figura 3-2: Diagrama de clases (farms and decision-maker) ... 42
Figura 3-3: Distribución de las edades de los agentes del modelo. ... 43
Figura 3-4: Secuencia de interacción entre agentes ... 47
Figura 3-5: Distribución inicial aleatoria de las granjas y el decisor ... 48
Figura 3-6: Interfaz modelo de simulación basada en agentes ... 49
Figura 3-7: Capitales en el escenario “Sin energía” ... 50
Figura 3-8: Capitales en el escenario “Aceptación normal” ... 51
Figura 3-9: Capitales en el escenario “Alta aceptación” ... 52
Figura 3-10: Satisfacción de las necesidades de Maslow (50 años) ... 53
Figura 3-11: Usuarios de la energía ... 54
Figura 3-12: Situación final de la simulación ... 55
Figura 3-13: Parámetros del experimento ... 57
Figura 4-1: Proceso de modelado mediante dinámica de sistemas [87] ... 63
Figura 4-2: Función de escalamiento ... 70
Figura 4-3: Diagrama de flujos y niveles ... 72
Figura 4-4: Nivel de satisfacción de necesidades de Maslow ... 75
Figura 4-5: Capitales en alta aceptación de la energía ... 76
Figura 4-6: Capitales con aceptación normal y no aceptación de la energía ... 78
Figura 4-7: Efecto del ingreso en la construcción de nueva capacidad ... 79
Figura 4-8: Relación entre el déficit de energía y el desarrollo rural ... 80
Figura 4-9: Proceso de validación de modelos [92] ... 82
Figura 4-10: Capacidad y demanda energética (Verificación) ... 83
Figura 4-11. Ingresos per cápita (verificación) ... 84
Figura 4-12. Capitales (verificación) ... 84
Figura 4-15: Necesidades satisfechas (sensibilidad) ... 88
Figura 4-16: Ingreso per cápita y déficit de energía (sensibilidad) ... 89
Figura 4-17: Capitales (sensibilidad) ... 90
Figura 5-1: Necesidades fisiológicas (comparación) ... 97
Figura 5-2: Necesidades de seguridad (comparación) ... 98
Figura 5-3: Necesidades sociales (comparación) ... 99
Lista de tablas
Pág.
Tabla 2-1: Información de la encuesta. ... 32
Tabla 3-1: Protocolo ODD (adaptado). ... 40
Tabla 3-2 : Participación de las energías renovables primaria [14]... 49
Tabla 3-3: Parámetros para la validación del modelo de agentes ... 56
Tabla 3-4: Resultados Hipótesis energía - Maslow ... 58
Tabla 3-5: Resultados Hipótesis influencia en número de comunidades ... 59
Tabla 4-1: Valores extremos de las variables en validación ... 83
Introducción
En el mundo existen alrededor de 1,4 billones de personas que no tienen acceso continuo a la electricidad, de las cuales el 85% viven en comunidades rurales [1], [2]. Adicionalmente, un gran porcentaje de estas personas vive en condiciones de extrema pobreza y miseria, ya que tampoco tienen acceso a otros servicios básicos, como salud, educación, agua potable, entre otros [3]-[6]. Estas comunidades rurales se ven obligadas a explotar los recursos naturales circundantes para suplir sus necesidades básicas, lo cual usualmente lleva a una reducción importante de la fauna y la flora, y por consiguiente a comprometer su calidad de vida. En Colombia, el 4% de la población vive en zonas aisladas o no interconectadas, es decir que alrededor de 1,5 millones de habitantes viven sin servicio de energía eléctrica [7]-[9]. De éstos, el 12,4% reside en las capitales departamentales y cabeceras municipales, y el 87,6% en las áreas rurales. Además, las zonas rurales no interconectadas tienen una densidad promedio de 2 hab/km2 y ocupan alrededor del 66% del territorio nacional [10].
Estas poblaciones necesitan satisfacer de una manera sostenible sus necesidades básicas. Sin embargo, para las comunidades aisladas es difícil mantener niveles de ingreso que les permitan satisfacer sus necesidades básicas, y tomar decisiones con miras al mejoramiento de la calidad de vida [11]–[13]. Las causas de este problema son el bajo nivel educativo, las diferentes habilidades laborales orientadas a la explotación de cultivos, las precarias condiciones económicas y sociales, así como técnicas de producción inadecuadas y la carencia de medios de comunicación para intercambios económicos [14], [15]. Adicionalmente, en cuanto a la educación y su efecto en la sociedad, las soluciones que se ofrecen en capacitación en programas importantes para las personas de zonas rurales son de corto plazo, por el escaso seguimiento a su implementación, lo cual ocasiona una discontinuidad respecto de la evolución de las políticas públicas, y posteriormente situaciones de detrimento de la calidad de vida [16]-[18].
Las comunidades rurales aisladas se encuentran a una distancia considerable de los centros urbanos, e integrarlas a diferentes sistemas que comparten las personas en las
y difícil de viabilizar por los requerimientos de infraestructura física, el reducido grupo humano beneficiario y su precaria capacidad económica. Adicionalmente, estas soluciones no aseguran un crecimiento económico ni social en las regiones intervenidas, ya que su progreso depende de la forma como se utilicen los recursos [2], [12], [19]. No obstante, es necesario que todas las personas que pertenecen a una comunidad compartan la misma forma de acceso a los servicios, lo cual asegura una estructura social equitativa, en aras de un desarrollo sostenible en términos económicos y sociales a lo largo del tiempo [3], [13], [20]. En Colombia, a estas zonas rurales se las denomina Zonas No Interconectadas (ZNI), y son regiones con escasas posibilidades de interconexión eléctrica mediante el sistema interconectado nacional (SIN), ya que por su ubicación geográfica es costoso extender las redes eléctricas [21].
Por otra parte, el crecimiento económico y social es un tema que está lejos de una definición clara. Algunos teóricos han concluido que no es posible una medida exacta del “desarrollo”, es decir, no existe una definición unificada que contemple todos los aspectos sociales y económicos que permitan delimitarlo de forma completa [22]-[26].
En múltiples casos, se han implementado diversas soluciones dirigidas a mitigar las necesidades básicas de los habitantes de zonas rurales no interconectadas, pero se han orientado principalmente por un análisis económico, o con un escaso estudio del impacto social en la comunidad, sin incorporar otras dimensiones como la ambiental y la socioambiental [2], [14], [27]-[30]. En conjunto con lo anterior, la tecnología como tal tiene problemas propios de su funcionamiento, los cuales debe solucionar la comunidad para lograr un incremento en el desarrollo. Es difícil garantizar La sostenibilidad si no se acumulan conocimientos y si la comunidad no trabaja a favor del crecimiento de aquélla, creando grupos que permitan optimizar la explotación y delegando procesos en torno a la tecnología. Igualmente, ésta sólo será útil en cuanto se logren proponer nuevos usos y, por lo tanto, se genere valor agregado [31]-[33].
Se pretende entonces analizar los posibles impactos de la construcción de una nueva fuente de energía (acceso continuo a la electricidad) en la dinámica del desarrollo social de comunidades aisladas y, además, simular la evolución de la región en busca de posibles formas de desarrollo. Para llevar a cabo la caracterización, visualización y delimitación del problema es necesario realizar un modelado que involucre variables complejas, las cuales están enmarcadas por las características propias de las regiones de estudio, las necesidades en cuanto a energía y los diferentes intereses de los grupos
humanos involucrados. Para modelar este sistema se pretende emplear dos metodologías: sistemas basados en agentes y dinámica de sistemas. Además, se hace un análisis simultáneo sobre la forma como ambas metodologías se complementan o sustituyen entre sí, lo que permitiría explotar de la mejor manera las fortalezas de ambas, y así ofrecer una aproximación más adecuada a la situación actual de las zonas no interconectadas y al impacto de la energía en ellas.
A partir de la caracterización inicial de una región rural con carencias en acceso a servicios públicos, el objetivo es llevar a cabo una aproximación a la modelación de las relaciones complejas (multiplicidad de relaciones y dificultad para determinar su impacto) que genera la interacción de los agentes involucrados en la transformación de la misma, dada la introducción de nuevas tecnologías y los diferentes comportamientos en cuanto a cambios sociales que se den en el lugar (manejo de incertidumbre en los comportamientos e identificación de cambios sociales generados de manera emergente). Para lograr este objetivo, se hace un estudio de la definición actual de desarrollo, se selecciona una definición que involucre apropiadamente la información que se puede adquirir de una comunidad y que, adicionalmente, se integre con las metodologías de modelación antes nombradas, para identificar las ventajas y desventajas de cada metodología y en qué componentes son complementarias o sustitutas, y así determinar una caracterización adecuada del estado general de la comunidad en un tiempo futuro con el fin de justificar el “nivel de desarrollo” cercano al nominal.
En la sección siguiente se presentan los antecedentes de este estudio, incluyendo el problema que se analiza, las definiciones claves dentro del proceso de delimitación de la hipótesis y los objetivos mediante los cuales se valida la hipótesis propuesta. Posteriormente, en la sección 3, se justifica la selección de las diferentes herramientas de simulación, se expone la hipótesis de forma dinámica y los datos que se incluyen a partir del caso de estudio analizado. Más adelante, en las secciones 4 y 5, se analizan los modelos de simulación, agentes y dinámica de sistemas, respectivamente, y finalmente, en las secciones 6 y 7, se dan a conocer las conclusiones, tanto las del contraste de metodologías como las generales del documento.
1. Antecedentes
En esta sección se describe la situación problemática en la cual están inmersas las comunidades rurales, y en especial las comunidades rurales colombianas. Se muestran diferentes definiciones existentes en la literatura acerca de qué se entiende por desarrollo, y la forma como este es afectado por la disponibilidad de tecnologías energéticas en las comunidades para la satisfacción de necesidades. Además se explica cómo se combinan diferentes conceptos de desarrollo que no están relacionados en una sola idea. Esta última será parte fundamental de la estrategia de solución al problema planteado.
1.1 Problemática
En el mundo, diversos estudios han apuntado que el desarrollo está ligado al consumo de energía [11], [34], lo cual relaciona estrechamente el mejoramiento de las condiciones económicas de una región o una comunidad a mayor generación y consumo de energía, aplicando procesos de transformación que generen valor. Estos estudios también evidencian que la demanda energética mundial puede aumentar de manera significativa y que gran parte de este incremento se dará en los países en vías de desarrollo [11]. Teniendo en cuenta lo anterior, y verificando información de las condiciones de pobreza en el mundo, se aprecia que algunas comunidades rurales viven en condiciones de extrema pobreza, ya que no cuentan con servicios públicos básicos necesarios para un desarrollo apropiado [3], [4]. En las zonas aisladas o no interconectadas de Colombia viven alrededor de 1,5 millones de habitantes, 4% del total nacional. De ellos, el 12,4% reside en las capitales departamentales y cabeceras municipales, y el 87,6% en los centros y áreas rurales; estas zonas tienen una densidad promedio de 2 hab/km2 y ocupan alrededor del 66% del territorio nacional [10], [35].
Por otro lado, son también conocidos los impactos negativos de la generación y el consumo de energía. La mayor parte de la energía proviene de combustibles fósiles, los
cuales, junto con los residuos resultantes de la generación energética, conllevan problemas ambientales. Esta es una de las razones que justifica el empleo de tecnologías limpias para la producción de energía, para contribuir simultáneamente a las necesidades de las comunidades rurales y a minimizar el impacto de esta producción sobre el medio ambiente [36].
Las decisiones en la actualidad se orientan a emplear tecnologías energéticas convencionales, incluso en lugares con potencialidades para explotar formas de generación de energía alternativas, motivadas por razones económicas particulares de la administración central y de las experiencias que se han tenido de la implementación de una tecnología dada en años anteriores [30], [37]. Esta situación condiciona la selección de la tecnología que se ha de llevar a una comunidad objetivo, y desconoce los intereses y las necesidades básicas de la región en particular. En las zonas rurales de los países en desarrollo, las fuentes renovables de energía pueden desempeñar un papel significativo en la satisfacción de las necesidades energéticas básicas, como también posibilitar el surgimiento de actividades productivas generadoras de ingresos para sus habitantes. Además, pueden contribuir a aliviar la pobreza en áreas urbanas, y de este modo frenar la migración del campo hacia la ciudad, cambiar la estructura de crecimiento de los conglomerados urbanos, aportar a la descentralización de la producción de energía y reducir la dependencia externa del mercado de la energía [14], [38], [39]. En los países con un mayor índice de desarrollo humano existe un mayor nivel de consumo de energía (ver Figura 1-1), y esto se debe a que esta disponibilidad lleva a la creación y el sostenimiento de unidades industriales, a la iluminación continua de zonas comunes y a la posibilidad de tener una comunicación más eficiente entre las personas [9], [40]. En las comunidades rurales esto no puede ser tan marcado, por las características de la comunidad, como el nivel de estudios y las posibilidades de inversión, pero asegura que a largo plazo se alcance un desarrollo, definido por los ingresos o incluso por la explotación del recurso mismo.
Las investigaciones previas en el tema de zonas no interconectadas se han direccionado desde varios países que poseen la misma problemática. El grupo de Sistemas e Informática de la Universidad Nacional de Colombia, en colaboración con el Imperial College en Londres, la Universidad Central de Las Villas en Cuba y el Intermediate Technology Development Group en Perú, ha participado en proyectos de modelado y simulación de iniciativas de energización de zonas no interconectadas en países en desarrollo [41], [42]. Las herramientas obtenidas en el marco de dicha investigación se han empleado satisfactoriamente en localidades de Cuba y Perú, como software orientado a la toma de decisiones [43], [44].
Una amplia literatura hace énfasis en el modelado de aspectos socioeconómicos y ambientales [2], [12], [19], [20], [35], [45], [46]. Sin embargo, se presta muy poca atención al modelado regional que incorpore la dimensión de desarrollo sostenible y la consideración de situaciones emergentes [47]. La forma como debe abordarse el problema involucra un conjunto de visiones del mismo que es necesario aclarar para tener un modelo que represente la situación problemática en cuestión. El análisis de situaciones que conduzcan al desarrollo en comunidades rurales aisladas se ha hecho de diversas formas [48]-[51]. La aplicación de herramientas teóricas para interpretar fenómenos ocurridos en diversos lugares del mundo ha sido la estrategia utilizada en la toma de decisiones en otros sitios, buscando que las similitudes entre las comunidades
Iceland EEUU 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 Ín dic e de des ar roll o huma no
Consumo de energía per cápita
brinden el resultado que se espera. No obstante, la aplicación de estas hipótesis no ha rendido los resultados esperados para tomar la decisión “adecuada”. Por ello, se pretende analizar una aproximación que involucre una posible visión universal del problema, pero que a su vez sea sencilla y dé paso a una aproximación simple de modelado a cualquier grupo humano que habite una zona rural aislada.
Como herramienta de solución se ha empleado la optimización, la cual ha permitido caracterizar y priorizar las comunidades rurales candidatas a ser intervenidas con una alternativa de provisión energética [28], [42], [52], [53]. No obstante, los análisis mediante estas herramientas se han realizado en un solo momento, se observan cambios inmediatos en la situación de la comunidad, se emplean diferentes alternativas energéticas y, posteriormente, se evalúa su impacto en los capitales [54] con miras a cambiar lo menos posible el entorno en la comunidad. Esta opción no tiene en cuenta el impacto en la comunidad a largo plazo, ya que la estimación del comportamiento futuro no hace parte de los resultados de la optimización.
Las tecnologías energéticas para zonas rurales no interconectadas pueden ser invaluables para comunidades rurales pobres. Las investigaciones actuales y algunos intereses industriales sugieren ventajas significativas de las tecnologías descentralizadas, tanto operacionales como financieras [55]. Además, durante el proceso investigativo se ha reconocido la necesidad de continuar con la construcción de nuevas metodologías sistémicas para la valoración y evaluación del desarrollo energético regional, de tal manera que permitan evaluar cómo evoluciona una tecnología energética. Esta propuesta busca avanzar en el tema de modelado y simulación, enfocándose en las tecnologías energéticas como motor de desarrollo.
¿Qué se entiende por desarrollo?
Desarrollo es la condición de vida de una sociedad en la cual las necesidades básicas de los grupos o individuos se satisfacen mediante la utilización racional de los recursos y los sistemas de producción [56]-[58]. Para tal fin se emplean tecnologías que generalmente no se contradicen con los elementos culturales de los grupos involucrados. Esta idea integra diferentes elementos económicos y tecnológicos, de conservación y utilización del medio ambiente, así como aspectos sociales y organizaciones políticas orientadas a la
relación legítima y legal dentro de dichos grupos y como medio para la toma de decisiones entre las personas que conforman las comunidades.
Además, es necesario que esta idea de desarrollo integre condiciones para que los bienes y servicios se encuentren al alcance de todas las personas y grupos que conforman dicha sociedad. Por lo tanto, es necesaria una mayor cohesión social y económica, lo que eliminaría gradualmente la marginalidad a la cual están expuestos algunos grupos humanos e individuos.
En conjunto con lo anterior, el desarrollo constituye una posibilidad de acceso a los servicios sociales y a la participación social activa. Estos servicios sociales son la posibilidad de educación y de satisfacer las necesidades básicas orientadas a supervivencia (necesidades fisiológicas y de seguridad) [59], y la participación social activa es la capacidad de los individuos y las instituciones de garantizar que los entes de poder sean instancias de intermediación entre los sujetos y actores en la toma de decisiones.
Según la ONU en su informe de 1990 [60], el desarrollo es usualmente un proceso de vida que les permite a las personas contar con alternativas de selección. Las aspiraciones de las personas pueden ser de diversa índole, pero generalmente se refieren a: (a) la búsqueda de conocimientos; (b) la posibilidad de tener una vida prolongada y saludable, y (c) tener acceso a los recursos que permitan un aceptable nivel de vida. Este reporte hace énfasis en que las medidas centradas en aspectos de producción y su relación con las poblaciones —caso de ingreso per cápita—, tienen limitaciones. Entre estas limitaciones se encuentra evidencia que el desarrollo, si bien es cierto implica la posesión económica hasta cierto nivel, no se reduce sólo al aspecto de riqueza, y se hace énfasis en que incluye la formación de las capacidades humanas, y que estas capacidades se pueden ejercer en los diferentes entornos de interacción de las personas: económico, social, cultural o político.
Las capacidades de un individuo indican las posibilidades reales que este posee para lograr vivir según lo valore. Por ejemplo, una persona rica que decida ayunar puede conseguir los mismos resultados funcionales que una persona desfavorecida que se vea obligada a pasar hambre, pero la primera tiene un conjunto de capacidades diferente al de la segunda: la primera puede decidir comer bien y estar nutrida, mientras que la
segunda no; ayunar no es lo mismo que verse obligado a pasar hambre. Por lo tanto, el desarrollo humano es un proceso que amplía las opciones de las personas y fortalece las capacidades humanas, para llevar al máximo posible lo que la persona puede ser y hacer. Se trata de determinar cómo y por cuáles vías el nivel de vida puede mejorar, en el sentido de disminuir las privaciones.
Algunas veces se considera que el ingreso es un sustituto de todas las demás oportunidades del ser humano, ya que el acceso al mismo permite el ejercicio de cualquier otra opción para satisfacción de necesidades. Esto es sólo parcialmente cierto, porque [60]:
El ingreso constituye un medio, no un fin. Puede utilizarse para adquirir medicamentos esenciales o narcóticos. El bienestar de una sociedad depende del uso que se da al ingreso, no del nivel del ingreso mismo.
La experiencia de los países muestra muchos casos de altos niveles de desarrollo humano con niveles modestos de ingreso, y de deficientes niveles de desarrollo humano con niveles de ingreso bastante altos.
El ingreso actual de un país puede ofrecer muy pocos indicios sobre sus perspectivas futuras de crecimiento. Si ya ha invertido en su gente, su ingreso potencial puede ser mucho mayor que el que muestran sus niveles actuales, y viceversa.
Además, al interior de la discusión acerca de qué es el desarrollo, varios autores [22], [25], [27], [40], [49], [61] afirman que el desarrollo se produce a partir de la construcción de capacidades sociales, como eje principal de procesos orientados a la adquisición de ingresos y consolidación de relaciones, en aras de desarrollo.
Esta hipótesis da fortaleza a procesos de simulación de eventos aleatorios, suposiciones acerca de la forma en la cual se relaciona a un evento en una comunidad e identificar los impactos de una política en el sentido del desarrollo. Lo anterior involucra olvidar los comportamientos preestablecidos de equilibrio y teoría económica, que explican la mayoría de eventos pero se quedan cortos al momento de justificar la emergencia del desarrollo.
En el documento “Growth in Theory and in Practice”, Cohen afirma que existe una amplia diferencia entre los países desarrollados y aquellos en vías de desarrollo, y no parece
haber evidencia que soporte algún tipo de convergencia en las sendas de desarrollo de ambos [62], pero también afirma que es necesario formar capital humano y fortalecer las instituciones. Su utilidad no define su validez, sino que está dada por la pertinencia del mismo en el contexto de análisis.
Por tanto, además de conocer qué es el desarrollo, es necesario identificar o construir un esquema basado en las actuales definiciones, que permita utilizar la información más relevante y obtener conclusiones que den validez a la hipótesis de que la energía facilita la aparición de desarrollo en estas comunidades. Por lo tanto, en la sección siguiente se hace un análisis detallado de diferentes esquemas de evaluación del desarrollo y su empleo en diferentes contextos, en esencial con Medios de Vida Sostenibles, los cuales son una aproximación interesante a la medición del desarrollo desde diferentes perspectivas, que integra una visión interdisciplinaria no enmarcada exclusivamente en la medición del ingreso.
Medios de vida sostenibles (MVS)
Uno de los esquemas más utilizados en la construcción de hipótesis en cuanto al desarrollo en comunidades rurales es el de Medios de vida sostenibles. Se trata de una aproximación conceptual que representa una manera de concebir los objetivos, el alcance y las prioridades del desarrollo [50], [54]. Para contribuir a la implantación de esta teoría se ha desarrollado un marco y unos objetivos específicos en materia de medios de vida, aunque su alcance es mucho mayor.
En esencia, se puede afirmar que esta aproximación pretende concentrar el desarrollo en las comunidades, para aumentar la eficacia de la ayuda al desarrollo. De la misma manera que los medios de vida de los pueblos y las instituciones que los conforman son enormemente dinámicos, también lo es esta aproximación. Su intención es llegar a comprender los cambios producidos y aprender de ellos, de manera que sirva de base para pautas de cambio más positivas y contribuya a mitigar las pautas negativas. Reconoce de forma explícita los efectos en los medios de vida de choques y tendencias externos, siendo estas últimas menos predecibles, pero no por ello necesariamente menos dañinas. Este afán por capturar y ampliar constantemente el carácter dinámico de los medios de vida aumenta de forma significativa el alcance del análisis sobre ellos y crea una constante necesidad de seguir investigando, y de aplicar todos los esfuerzos
posibles para descubrir la naturaleza de complejas relaciones causa-efecto en los dos sentidos, y de iterativas cadenas de sucesos (Figura 1-2).
Figura 1-2: Medios de vida sostenibles [54]
El DFID (Department for International Development, United Kingdom) ha planteado este marco metodológico, el cual afronta el problema del desarrollo de las poblaciones menos favorecidas. Este marco se compone de diferentes objetos que permiten un enfoque holístico del problema, ya que descompone todas las comunidades en cinco capitales [54]:
Capital humano: representa las aptitudes, los conocimientos, las capacidades laborales y la buena salud que en conjunción permiten a las poblaciones entablar distintas estrategias y alcanzar sus objetivos en materia de medios de vida. Para una comunidad puede entenderse básicamente como la mano de obra que está presente, además de los diversos niveles de formación, el liderazgo y demás aptitudes innatas de las personas.
Capital social: existe un extenso debate sobre lo que se entiende exactamente por el término “capital social”. En el contexto del marco de los medios de vida sostenibles, se supone que se refiere a los recursos sociales en que los pueblos se apoyan en la búsqueda de sus objetivos en materia de medios de vida. Además, este capital involucra la cuantificación de redes y conexiones, ya sean verticales (patrón/cliente) u horizontales (entre individuos con intereses compartidos), que aumenten la confianza y habilidad de las poblaciones para trabajar en grupo y ampliar su acceso a instituciones de mayor alcance, como organismos políticos o civiles; también la
Claves
H = capital Humano S = capital Social N = capital Natural F = capital Físico
Fi = capital Financiero
CONTEXTO DE VULNERABILIDAD
ACTIVOS QUE INFLUYEN EN LOS MEDIOS DE VIDA
TRANSFORMACIÓN DE ESTRUCTURAS Y PROCESOS ESTRATEGIAS EN MATERIA DE MEDIOS DE VIDA H S F Fi N Influencia y acceso Con el fin de LOGROS EN MATERIA DE MEDIOS DE VIDA
participación en grupos más formalizados (limitados por reglas formales o informales comúnmente aceptadas) y relaciones de confianza, reciprocidad e intercambio que propicien la cooperación entre individuos, en busca de un bienestar colectivo.
Capital natural: es el término utilizado para referirse a las partidas de recursos naturales de las que se derivan los flujos de recursos y servicios (por ejemplo, ciclos de nutrientes, protección de la erosión) útiles en materia de medios de vida. Existe una amplia variedad de recursos que constituyen el capital natural, desde bienes públicos intangibles como la atmósfera y la biodiversidad hasta activos divisibles utilizados directamente en la producción (árboles, tierras, etc.).
Capital físico: El capital físico comprende las infraestructuras básicas y los bienes de producción necesarios para respaldar a los medios de vida. Las infraestructuras son los cambios en el entorno físico que contribuyen a que las poblaciones obtengan sus necesidades básicas y sean más productivas, y los bienes de producción son las herramientas y equipos que utilizan las poblaciones para funcionar de forma más productiva.
Capital financiero: El capital financiero hace referencia a los recursos financieros que las poblaciones utilizan para lograr sus objetivos en materia de medios de vida. Esta definición no es muy sólida desde el punto de vista económico, puesto que incluye tanto flujos como partidas y puede contribuir tanto al consumo como a la producción. No obstante, se ha adoptado para tratar de capturar un importante bloque de construcción en materia de medios de vida: la disponibilidad de dinero en metálico o equivalentes, que permite a los pueblos adoptar diferentes estrategias en materia de medios de vida.
Este modelo está compuesto por una serie de capitales, que permiten en conjunto el alcance de los objetivos del desarrollo sostenible. Particularmente el capital social toma un rol importante, ya que define cómo las personas apropian las tecnologías y reconfiguran su entorno a partir de las necesidades manifiestas [56], [63]. La hipótesis de los capitales permite realizar una aproximación a la forma como está categorizada la comunidad rural —forma de modelación que se ha empleado en estudios previos—, lo cual da fortaleza al empleo de los mismos en problemas orientados al desarrollo, ya que el acceso a la tecnología impacta las comunidades rurales, y a mediano o largo plazo cambia la forma como se desenvuelve la comunidad, en cualquiera de los capitales antes descritos [52].
Esta idea tiene en cuenta relaciones que, para un modelador de ciencias sociales, enriquecen el estudio y permiten introducir situaciones no controlables y determinar el desarrollo como una característica emergente e inherente a todos los sistemas [64]. La energía es un elemento central en cualquier proceso de desarrollo [2], [6], [15], [21], por eso es necesario relacionarla directamente con la evolución de las comunidades rurales, para satisfacer necesidades individuales y grupales y alcanzar un desarrollo sostenible en el tiempo. El efecto de la energía en el desarrollo es un proceso complejo que involucra la construcción de un conjunto de hipótesis mediante las cuales se analiza tanto el efecto de la energía como las decisiones individuales y grupales de la comunidad.
En general, se observa que una aproximación basada en los medios de vida sostenibles puede llevarse a cabo desde un alto nivel de abstracción, lo cual enfocaría el estudio directamente en la aplicación de herramientas de simulación dinámica; sin embargo, las decisiones individuales que generan un comportamiento emergente poseen un menor nivel de abstracción. Evaluar estos efectos desde un punto de vista práctico es costoso y toma un tiempo considerable, de ahí que sea necesario emplear la simulación para lograr condensar las hipótesis seleccionadas y observar su evolución en el tiempo.
En el siguiente capítulo se expresa la necesidad de realizar una modelación para resolver la situación problemática. Con este fin se lleva a cabo una correcta selección de teorías que permitan mirar el problema del desarrollo desde cualquier nivel de abstracción, y que además involucren la decisión individual como herramienta que potencie el desarrollo para que este emerja.
Energía
Globalmente, la distribución del consumo de energía es desigual. Se estima que el consumo de energía en los países desarrollados es 80 veces superior al del África subsahariana, y menos de la cuarta parte de la población mundial consume las 3/4 partes del total de energía disponible [40], [65]. Podría suponerse por tanto una relación entre grado de desarrollo y consumo de energía por habitante, lo cual es lógico si se tiene en cuenta que el desarrollo económico de un país se relaciona con sus capacidades productivas en los sectores primario (agricultura, ganadería, pesca y minería), secundario
(industrias) y terciario (servicios). Dentro de estos últimos juega un papel determinante el transporte, que permite el comercio entre diversas comunidades [34].
Se muestra entonces que el desarrollo se fundamenta en la proporción de capacidades productivas asociadas a la explotación agrícola e industrial, pero se aleja de las decisiones de cada persona. Por eso se hace imprescindible una colaboración entre países ricos y pobres, para fijar y cumplir objetivos que hoy están al alcance de la humanidad, como lo propone el programa de Naciones Unidas conocido como los Objetivos de Desarrollo del Milenio (ODM) [66]:
erradicar la pobreza extrema y el hambre,
garantizar el acceso universal a la educación primaria, promover la igualdad de géneros y la autonomía de la mujer, reducir la mortalidad infantil,
mejorar la salud materna,
combatir el VIH, el sida, el paludismo y otras enfermedades, garantizar la sostenibilidad del medio ambiente,
fomentar una asociación mundial para el desarrollo.
Para lograr los objetivos del milenio es imprescindible la disponibilidad de energía, ya que para erradicar la pobreza es necesario que se satisfagan necesidades básicas relacionadas con la disponibilidad de alimentos y vivienda digna. Esta disponibilidad también es necesaria para satisfacer otras necesidades relacionadas con la salud, la educación y la comunicación. Lo anterior permite una mejor cohesión de las personas y los grupos humanos pertenecientes a una comunidad, logrando equidad en el acceso a los servicios sociales. Al mismo tiempo, y de forma ineludible, se deben tomar medidas para frenar el impacto sobre el medio ambiente, de manera que llegue a provocar daños irreversibles en el planeta con consecuencias no deseadas [35].
Energización rural
En Colombia, la energización de Zonas No Interconectadas (ZNI) se entiende como todas las actividades encaminadas a proveer el servicio de energía en dichas áreas del territorio nacional (ver Figura 1-3). Con esta concepción se deja de lado la existencia de otras necesidades energéticas que van más allá de la electrificación, para lo cual debería
partirse de estudios que permitan identificar las necesidades reales de energización de las ZNI [67].
Normalmente en regiones rurales se emplea como combustible para la cocción de alimentos la biomasa (carbón y leña) ya que es de fácil acceso, pero tal hecho acarrea deterioro ambiental y disminuye su disponibilidad natural para la comunidad [68]. Se han utilizado otras soluciones energéticas orientadas a mitigar estas necesidades, pero se basan en combustibles fósiles, tales como gasolina y derivados, que resuelven parcialmente el problema porque no pueden ser empleados en iluminación y conservación de alimentos, además deterioran la calidad del medio ambiente y, a largo plazo, incrementan el costo de vida para los habitantes de la región [69]. Adicionalmente, el mantenimiento de estas soluciones energéticas es complicado, requiere un nivel medio de experticia para su manejo y un nivel avanzado en procesos de reparación, lo cual hace difícil su sostenibilidad con el transcurso del tiempo.
Figura 1-3: Zonas no interconectadas, o con un suministro deficiente [10]
Diversas entidades gubernamentales y no gubernamentales han formulado e implementado políticas que buscan garantizar el desarrollo rural mediante la instalación
de infraestructuras energéticas. El gobierno central es quien delega en estas entidades la responsabilidad de llevar a cabo una correcta distribución de los ingresos y analizar la viabilidad técnica de la inversión en comunidades rurales. Aunque dichos esfuerzos estén encaminados hacia la igualdad y la justicia social, los resultados han sido diversos y no muy alentadores; los resultados poco exitosos tienen que ver con las metodologías empleadas y la estructura social de las comunidades [29], [68]–[70].
En general, la energización rural implica grandes retos, principalmente por la imposibilidad técnica de las personas que habitan las zonas rurales aisladas, acompañadas de la forma en la cual se realizan los análisis de factibilidad en las mismas zonas generando el detrimento de la calidad de vida de dichas comunidades [23]. No obstante, es necesario mostrar que existe una relación entre la energía y el desarrollo, lo cual justifica la necesidad de hacer un modelado más amplio de las formas en la cual se aborda el tema del desarrollo por parte de un conjunto de teóricos [34]. La necesidad del modelado se evidencia en la forma en la cual se tienen esquematizadas las regiones rurales, ya que no se tiene en cuenta diversas variables asociadas a la configuración social y como estas se correlacionan con los esquemas de desarrollo ampliamente conocidos, lo cual conlleva a resultados no esperados en la realidad. A tal fin, es necesario hacer una descripción de un conjunto de esquemas de desarrollo, analizados desde un punto de vista social y económico sostenible.
En esta sección se ha presentado una forma de definir el desarrollo empleando diferentes aproximaciones teóricas, desde la conceptualización de la ONU y los medios de vida sostenibles [54], [60]. También se hizo una descripción de la situación en la cual está inmersa la energización rural, específicamente en Colombia, y cómo ha sido abordada en los últimos años. Antes de continuar con la especificación de la modelación que permite llevar todas las anteriores definiciones a un modelo teórico se presentan los objetivos necesarios para lograr la validez de la hipótesis propuesta.
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo general
Construir y simular un esquema de evaluación del efecto que pueda tener la energía sobre el desarrollo de regiones rurales no interconectadas.
1.2.2 Objetivos específicos
Construir un esquema que permita evaluar el comportamiento a futuro de una comunidad integrando las características propias de la misma, las teorías del desarrollo y la inclusión de una tecnología energética.
Construir escenarios que consideren diversas situaciones iniciales con el propósito de evaluar condiciones de desarrollo rural, incluyendo la posibilidad de desarrollo (MVS). Emplear diferentes técnicas de simulación que consideren los cambios propios de
una comunidad, desde diferentes niveles de abstracción.
Realizar un proceso de verificación y validación de los modelos de simulación, empleando técnicas clásicas, para mostrar su ajuste y la aproximación metodológica empleada en ellos.
Evaluar políticas con base en el papel que pueda cumplir la energía para llevar a condiciones de desarrollo las comunidades no-interconectadas.
2. La modelación como herramienta para
entender el desarrollo
En la sección anterior se evidencia la necesidad de realizar una aproximación a la situación problemática que aqueja a las comunidades rurales, desde un enfoque de ingeniería, empleando unas técnicas que involucren una exigencia computacional moderada, con el fin de validar un conjunto de supuestos que presentan las diferentes ideas de desarrollo, y que además pueda representar la evolución temporal de las comunidades con energía disponible para satisfacer sus necesidades. En esta sección se expone la simulación como herramienta para comprender estos comportamientos y lograr representar la situación problemática mediante una justificación detallada de su empleo, para posteriormente presentar los datos relevantes del caso de estudio a analizar.
Entre los distintos significados y usos del término modelo o esquema, se destaca la definición como prototipo o punto de referencia para su imitación o reproducción. En este sentido, un modelo es una estructura que se debe seguir por su perfección. Además, un modelo también es el esquema teórico de un sistema o de una realidad compleja.
Existe un interés creciente en la modelación de problemas energéticos orientados al desarrollo, particularmente con relación a las áreas rurales [34], [56], [71], [72]. Este interés ha generado diversidad de estudios, sobre la forma como la energía posibilita — si es motor, causa o resultado— el desarrollo económico, social y humano de una región en particular [15], [73]. Pero en ellas existen limitaciones en cuanto a la posibilidad de involucrar a la población objetivo en los procesos de decisiones [19], [35], [74], considerar aspectos de sostenibilidad y evaluar si la solución de selecciones puede ser replicada [46], [50]. Las fallas en las zonas no interconectadas rurales se han atribuido a que la selección de la tecnología se fundamenta en consideraciones políticas y financieras [46]. Hasta ahora, las referencias a un marco más amplio de desarrollo sostenible se han analizado en modelos de corto y mediano plazo, cuando se promueven nuevas soluciones de energía y tecnología [75]. Algunas soluciones logradas
con estas herramientas dan resultados para toma de decisiones inmediatas, pero no abordan la sostenibilidad salvo, en algunos casos, desde enfoques de retorno de inversión. [42]. Estas limitaciones muestran la necesidad de una aproximación para regiones de tamaño medio y, más aún, que tenga en cuenta diferentes fuentes de energización.
No obstante, así se tenga una idea de la definición de desarrollo, no existe una definición que integre todos los elementos que tiene el desarrollo como tal, ya que es necesario tener en cuenta la persona, el entorno y los ingresos como elementos constituyentes de dicho proceso.
Por lo antes descrito, es necesario elaborar un esquema de evaluación que sea apropiado para situaciones de inversión económica en las comunidades rurales, y que además emplee algún tipo de herramienta de simulación, para hacer un estudio aproximado de la pre-factibilidad de la inversión desde un enfoque social y orientado al desarrollo de la comunidad. Por tratarse de un sistema que cambia en el tiempo, las herramientas que se empleen deben estar relacionadas con la simulación, porque los cambios que puede tener la comunidad son diversos, en función de la evolución del sistema afectado por la energización rural. Por lo tanto, hay que emplear una herramienta que permita incluir los conceptos de desarrollo como insumos primordiales y que además permita moverse libremente en diferentes niveles de abstracción.
2.1 Justificación
Las necesidades básicas de las comunidades rurales se deben satisfacer para disminuir la inequidad existente en nuestra sociedad [76]. Además, la libertad es la situación social que impulsa la aparición del desarrollo, pues la mayoría de las acciones que realizan las personas, en busca de un nivel de bienestar sostenido son motivadas por la satisfacción de las necesidades, inicialmente aquellas orientadas a seguridad y supervivencia [26]. Maslow afirma que es preciso cumplir con las necesidades en un orden de importancia (ver Figura 2-1), aunque las personas deciden cuál es el orden en que las deben suplir [77]. Esta conceptualización se requiere si se pretende poner en práctica un modelo que tenga un bajo nivel de abstracción, lo cual es importante dentro de este estudio, que además busca analizar la complementariedad entre diversas técnicas de simulación.
Este comportamiento se define como la posibilidad de tener la libertad de seleccionar una opción sobre otra, porque se cuenta con la disponibilidad suficiente desde el punto de recursos disponibles. El orden está dado por las características de las necesidades y sus deseos de satisfacción. Algunos autores definen que inicialmente se deben satisfacer las necesidades fisiológicas, debido a que no hacerlo puede generar, entre otros problemas, mortalidad prematura, desnutrición y analfabetismo [76], [78], [79]. Luego se debe satisfacer la seguridad, orientada a la posesión de bienes que permitan una protección contra la naturaleza y los demás individuos [75], [80], [81]. La forma en la cual toman decisiones las personas de una comunidad, en cuanto al orden de importancia que tienen las diferentes necesidades, está definida por su conocimiento del entorno y su estructura particular de decisión, es decir, cada persona decide qué nivel mínimo de necesidad debe cubrir para pasar a satisfacer otra necesidad diferente.
Figura 2-1: Pirámide de las necesidades de Maslow [59]
En este contexto, al integrar la idea de Maslow con los Medios de Vida Sostenibles, se puede tener una estructura de decisión para los individuos de la comunidad con base en sus necesidades, que permite un incremento en el capital social y humano, ya que se identifica claramente que las sociedades rurales aisladas se encuentran en un nivel bajo en la pirámide antes descrita [12], [82]. Es evidente que las entidades que deciden impactar una comunidad mediante una tecnología energética no logran estimar de manera apropiada su impacto real en cada comunidad, e introducen la tecnología sin un estudio detallado de la situación real de la comunidad. Hay que tener en cuenta que la
Necesidades fisiológicas Necesidades de seguridad Necesidades de aceptación social Necesidades de autoestima Necesidades de autorrealización
situación de una comunidad rural no está dada sólo por sus características físicas o geográficas, sino también por su responsabilidad en la forma como se manipule tecnología, posiblemente medida en capacidades técnicas y nivel de libertades asociadas a los individuos. Además, una comunidad que clasifique para una instalación de la tecnología energética no necesariamente goza de las capacidades de sostenimiento que se necesitan para asegurar al menos un mantenimiento de la tecnología [52].
La forma de evaluar cómo se satisfacen estas necesidades se enfoca en los tres primeros niveles de la pirámide, para obtener una evaluación cercana a la realidad de las comunidades rurales, que sólo poseen ingresos para satisfacer las necesidades más básicas, a saber: necesidades fisiológicas, de seguridad y, en menor medida, necesidades de aceptación social. Para lograr esta aproximación y lograr una posible identificación de la situación actual de la comunidad se emplea el esquema de Medios de vida sostenibles, ya que permite valorar de una manera sencilla cómo se halla una comunidad en esos tres niveles de abstracción.
En esta perspectiva, las personas deben ser vistas como participantes activos —dada la oportunidad— en la conformación de su propio destino, y no sólo como receptores pasivos de los frutos de programas de desarrollo. Diversos entes gubernamentales buscan mejorar la situación económica, social y laboral de la población, garantizar el acceso a la salud y a la educación y brindar seguridad, entre otras necesidades [27], [34], [37], [73], [83]. Por lo tanto, el objetivo de un modelo de desarrollo guiado por la inclusión de la energía es evaluar tanto el impacto de políticas orientadas a mejorar la calidad de vida de las poblaciones, como su factibilidad social. En este estudio, al modelar y simular, hay que tener en cuenta la dependencia de múltiples factores como los antes descritos, porque el hecho de que haya funcionado en un país o región no significa que su aplicación sea exitosa en otro, esto implica un proceso riguroso que emplee un nivel de detalle cercano al modelo real y represente adecuadamente el objeto de análisis.
2.2 Enfoque de solución
Para abordar el problema, es necesario pensar en varias formas de utilizar la información y cuantificar las relaciones entre las diferentes variables del mismo. Se
realiza una modelación genérica para representar las capacidades necesarias, la estructura de la sociedad y la distribución de la región, con el ánimo de identificar cómo afecta una tecnología energética una región en cuanto a los problemas relacionados con situaciones sociales, y la forma como estos problemas evolucionan con la disponibilidad de recursos y la libertad de decisión de los agentes que componen el sistema, orientados a un desarrollo social y económico. Esto implica que exista claridad en la concepción del desarrollo sostenible, empleando una conceptualización que excluya los sesgos de percepción [38], [84], que tenga en cuenta el aporte de cada agente en el sistema y cómo este evoluciona en el tiempo, en aras de un desarrollo sostenible. Es necesario tener una base sólida que permita construir una metodología acorde, por lo tanto es necesario analizar diferentes acercamientos a la problemática e identificar cuáles pueden ser las fortalezas de los modelos evaluados [34], [39], [85].
2.3 Análisis de alternativas
Para una aproximación a una solución del problema antes descrito, es necesario analizar las diferentes alternativas que existen para resolver problemas complejos. Los modelos óptimos exigen un conocimiento muy detallado de la situación problemática y una alta capacidad de cómputo para resolverla, dependiendo de si la problemática y las decisiones que se tomen no varían en el corto y mediano plazo. Esto hace que sea necesario delimitar con alto nivel de abstracción las hipótesis que se planean validar, simplificando considerablemente los modelos o incurriendo en modelos altamente combinatorios. No obstante, existen herramientas como los modelos probabilísticos, relacionados directamente con la optimización, o incluso métodos aproximados que a partir de unas condiciones y configuraciones iniciales pueden dar solución satisfactoria a diversos problemas, pero que por su naturaleza no permiten capturar fácilmente una amplia gama de interacción entre los decisores, que generalmente son individuos con estructuras de decisión diferentes, lo cual limita los posibles análisis a fronteras de tiempo breves.
En la situación problemática que se aborda en este documento, la visualización de una región como un todo es una necesidad, lo cual justifica la abstracción de la misma mediante modelos de simulación tales como la Dinámica de Sistemas, pero sin dejar de lado los intereses particulares de los entes que pertenecen a dicha comunidad [87]. Es
ahí cuando, junto con la dinámica de sistemas, es necesario aplicar otra metodología de conceptualización de los actores que permita manejar sus particularidades y su deseo de maximizar beneficios (ver Figura 2-2). Para esta necesidad, la simulación basada en agentes ha demostrado ser una técnica útil para modelar sistemas complejos, y particularmente sistemas sociales [51], [88]–[91]. Mediante la simulación basada en agentes, el modelador reconoce explícitamente que los sistemas complejos, y en particular los sociales, son producto de comportamientos individuales y de sus interacciones1.
Los modelos de simulación se sugieren cuando hay inestabilidades en el sistema (es decir, el sistema no se estabiliza por efecto de las tasas de entrada y de salida, por ejemplo), ya que la optimización no lograría un resultado óptimo. Asimismo, cuando la función objetivo y las restricciones no son lineales, la simulación es una herramienta que permite evitar las dificultades que presenta resolver este tipo de complejidades a través de la optimización, ya que algunas incluso no pueden solucionarse mediante optimización y deben reformularse para conseguir un planteamiento “lineal”. Además, en los casos en los que no existan datos generosos del sistema, la simulación puede ser una mejor opción, puesto que puede emplear distribuciones o diferentes supuestos de comportamiento que aunque no darán un resultado preciso, sí podrán dar una idea del comportamiento del sistema de forma tal que se puedan definir y evaluar políticas.
Figura 2-2: Aprendizaje a partir de la simulación. [92]
1Tomado de Luis R. Izquierdo y otros, Modelado de sistemas complejos mediante simulación basada en agentes y
mediante dinámica de sistemas. EMPIRIA. Revista de Metodología de Ciencias Sociales. N.o 16, julio-diciembre,
En conclusión, la decisión acerca de la técnica a emplear puede tomarse desde dos puntos de vista según sus características: una es mediante optimización, en cuyo caso se evalúan sensibilidades del planteamiento, es decir, se estudia qué tanto varía la respuesta óptima ante el cambio en cuestión. La otra opción es usar simulación para comparar escenarios alternativos con el ánimo de obtener conclusiones acerca de comportamientos, sin necesidad de centrarse en la solución como el objetivo central del estudio [86].
La sociedad o comunidad y la región serán evaluadas por sus activos e impactos de la tecnología a lo largo del tiempo. Mediante la clasificación apropiada y única de las circunstancias que resultan de nueva línea energética, por ejemplo, un criterio para incluir sería la dirección y el cubrimiento de la interacción interna localmente, entre localidades de una región, y por fuera de la región. Para la modelación es necesario realizar diferentes tipos de simulación, en función del nivel de abstracción en el cual se trabaje, para la interacción de cada una de las comunidades al interior de las mismas, ya que permiten evaluar situaciones con componentes de incertidumbre [5]. La conceptualización del modelo se hará mediante el pensamiento sistémico, como herramienta integradora de situaciones compartidas por las comunidades, no obstante, para la integración de situaciones de incertidumbre se empleará el modelado de agentes.
En conclusión, es necesario realizar un procedimiento de análisis de herramientas que integre las situaciones variables de las comunidades rurales, la forma en la cual se relacionan con el medio, el impacto de la introducción de una tecnología energética, además de la extensión de la situación a lo largo del tiempo en un modelo dinámico, que permita adaptación y aparición de comportamientos emergentes.
2.4 Hipótesis dinámica
Según Ackoff [93], el concepto de pensamiento sistémico sirve para mostrar el comportamiento de los sistemas como resultado de las relaciones existentes entre sus elementos, en lugar de la tradicional visión de que un sistema es igual a la suma de los elementos que lo componen, a diferencia del planteamiento del método científico que sólo percibe partes de éste y de manera inconexa [94], modelándolos por separado. Así, el estudio de las relaciones entre los elementos de un sistema permite poner de
manifiesto la estructura y las causas reales del comportamiento y de los problemas que se observan. Como no se encuentra limitado por los aspectos cuantificables o numéricos, su campo de acción se halla en los ámbitos donde el comportamiento humano, sea individual o social, cumple un papel relevante. Esta corriente de pensamiento aparece formalmente a mediados del siglo XX, a partir de los razonamientos que desde el campo de la biología hizo Ludwig von Bertalanffy [95], quien cuestionó la aplicación del método científico en los problemas de la biología, porque se basaba en una visión mecanicista que lo hacía débil como esquema para la explicación de los grandes problemas que se dan en los sistemas vivos. Este cuestionamiento planteó una reformulación global en el paradigma intelectual para entender mejor el mundo que nos rodea, y surgió formalmente el paradigma de sistemas [87], [96].
Esta necesidad dio origen al pensamiento sistémico como elemento integrador, tanto en el análisis de las situaciones como en las conclusiones que nacen a partir de allí, que propone soluciones en las cuales se tienen que considerar diversos elementos y relaciones que conforman la estructura de lo que se define como “sistema”, así como también de todo aquello que conforma el entorno del sistema definido. La base filosófica que sustenta esta posición es el “Holismo”, en el cual se define que los sistemas pueden ser explicados a partir de sus partes, y que la suma de las mismas determina cómo se comporta el sistema, como un todo [38], [97], [98].
En cuanto al esquema de modelado, se han encontrado métodos para la evaluación de las necesidades regionales basados en la aplicación de sistemas de información geográfica [99], sin la verificación de la eficacia de la decisión en el tiempo. Por lo tanto es necesario incluir:
Identificación de la población objetivo y su caracterización sobre la base de un marco teórico que puede ser sostenible: cuantificando el capital empleado en el marco teórico de MVS [54], que se basa en el diseño de un análisis detallado de las condiciones de una comunidad en particular, junto con los impactos que esta decisión genere en la misma.
Se identifica la necesidad de involucrar todos los capitales. Sin embargo, para la simulación de decisiones de los agentes que están al interior de la comunidad, el capital social es el más relevante, dado que la disponibilidad energética en la
comunidad posibilita en una mayor medida la necesidad de conformar asociaciones de personas para entrenarse en el manejo de la tecnología (capital humano) y en su explotación, como un valor agregado de tal inversión (en detalle en la sección 3). Por lo tanto, el capital financiero tiene cambios en el tiempo, pero como no hay opciones de endeudamientos para mejoras de la tecnología, este cambio no tiene un impacto considerable en la evolución del modelo (individual). Se analizará una parte de él, que está directamente relacionada con los ingresos per cápita de los habitantes de la comunidad, ya que esto permite construir nuevas asociaciones y, en general, mejorar los tres primeros niveles de la pirámide de Maslow.
En cuanto al capital natural, se dan cambios al momento de la inversión en tecnología, y en la simulación se evidenciarán como la explotación de cultivos de pan coger en las comunidades rurales.
Mediante el pensamiento sistémico, se ha llegado a la construcción de un modelo que contiene una abstracción de la situación de las comunidades, desde el pensamiento de libertades y las decisiones individuales y grupales en un alto nivel de abstracción. El capital humano en el modelo de la Figura 2-3 está específicamente en la variable ‘desarrollo rural’, ya que dicho desarrollo involucra un mejor manejo de los ingresos, de los recursos naturales y toda la infraestructura existente, así como el acceso y manejo de tecnologías de comunicación, entre otras cosas. El capital social es la forma como la comunidad (mediante su representante o representantes) hace presión sobre la inversión directa para mejorar la capacidad y, en general, la capacitación en el manejo de la tecnología energética. El capital financiero está representado en los ingresos que poseen las personas de la comunidad por el intercambio de bienes y servicios y en general por la explotación del capital natural. El capital natural no se ve afectado, salvo por la forma como las personas de la comunidad explotan el medio ambiente, ya que existen cultivos de pancoger, y la tecnología energética, para lograr garantizar un desarrollo sostenible, es generalmente energía limpia. Finalmente, el capital físico se ve impactado en cuanto mejoran las condiciones de satisfacción de necesidades en salud y educación, es decir, en la mejor dotación de las escuelas y centros de salud, por la disponibilidad de la energía para refrigeración, iluminación y comunicaciones.
Figura 2-3: Hipótesis dinámica2
En la Figura 2-4 se observa el ciclo del desarrollo rural, el cual tiene la siguiente dinámica: la satisfacción de necesidades (de la pirámide) de Maslow, que inicia por las necesidades fisiológicas, posibilita la libertad de las personas para satisfacer sus otras necesidades, entre ellas las de seguridad y pertenencia a grupos. Con la satisfacción de estas necesidades en el orden descrito, se logra a largo plazo generar un marco más estructurado, en el cual se tengan en cuenta las características de la región en términos de recursos disponibles, desde el punto de vista físico, humano y social, lo que a su vez les brinda a las personas de la comunidad otras formas de satisfacer sus necesidades y la aparición de nuevas oportunidades de adquirir ingresos, mejorar las relaciones existentes entre la población y la forma en la cual se administran los recursos disponibles.
La libertad que produce en la comunidad el hecho de contar con un recurso dispuesto por entidades exógenas, genera un cambio estructural al interior de la misma que
2 En la hipótesis dinámica se muestra el conjunto de ciclos que determinan el problema. La
herramienta empleada es el VensimPLE®, el cual se puede obtener en internet de manera gratuita, para fines educativos.
Rural development (community capacities) Satisfaction of basic needs (Maslow) Energy deficit Energy demand (Not cooking) Electricity demand of surrounding countries Subsidies Electric capacity Pressure on construction of new electric capacity
Economic activity + -+ + + + + -+ External investment + Social activity (Social capital) + + + + Payment capacity + + +